微专题7　化学反应速率与化学平衡 (教案+课件）2026届高考化学二轮复习

第一篇高考专题专题三　化学反应与能量　化学反应速率与化学平衡微专题7　化学反应速率与化学平衡高考溯源[平均反应速率的计算]1化学反应速率反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)＝_________mol/(L·s)。0.001 6[影响化学反应速率的因素]2. (2017·江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)A. 图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快B. 图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C. 图丙表明，少量Mn 2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D. 图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大D【解析】 图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越大，其分解速率越快，A错误；图乙表明，其他条件相同时，氢氧化钠的浓度越大，即溶液的pH越大，H2O2分解速率越快，B错误；图丙表明，少量Mn2＋存在时，在0.1 mol/L氢氧化钠溶液条件下，H2O2分解速率最快，C错误；图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大，D正确。温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强[催化循环机理图]A. 过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成D. 常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应可生成CO(NH2)2A5. (2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应：CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)A. 该反应的ΔS＜0C. 如图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用D. 该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023C6. (2020·江苏卷)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图所示。(1)HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成______(填化学式)。(2)研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK溶液代替 HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是__________________________________________。HD增大释放氢气的速率，提高释放氢气的纯度【解析】 (1)根据质量守恒定律可知，HCOOD反应生成CO2和HD。(2)由图可知，HCOOH先生成HCOO－，若用HCOOK代替HCOOH，HCOOK是强电解质，更容易产生HCOO－和K＋，同时产生KH，KH可以与水反应生成H2和KOH，生成的KOH可以吸收产生的CO2，另外HCOOH易挥发，故使用HCOOK可使生成的氢气更纯。A. 达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5 2化学平衡与速率方程C. 达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%D. 当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1D【解析】 根据容器 Ⅰ 的相关数据可得，平衡时NO2、NO、O2浓度分别为 0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.2 mol/L，可得T1时平衡常数K＝0.8，平衡时，容器Ⅰ(1 L)中气体总的物质的量之和为0.8 mol，根据容器Ⅱ的起始浓度可得浓度商Q≈0.560反应Ⅱ　CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH8，随pH增大，HClO的浓度减小，ClO－浓度增大，氧化性减弱例6　高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效氧化剂，可用于氨氮处理。K2FeO4在干燥空气中和强碱性溶液中能稳定存在。氧化剂的氧化性受溶液中的H＋浓度影响较大。用K2FeO4氧化含氨氮废水，其他条件相同时，废水pH对氧化氨氮去除率及氧化时间的影响如图所示。分析当pH小于9时，随着pH的增大，氨氮去除率增大，氧化时间明显增长的原因。[图解分析]A. 该反应的ΔS>0典型考题1化学反应原理小综合C. 该反应的ΔH＝4E(C—H)＋4E(O—H)－2E(C===O)－4E(H—H)(E表示键能)D. 该反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率B【解析】 该反应为气体分子数减小的反应，故反应的ΔS0B. 步骤Ⅰ中CO2带正电荷的C与催化剂中的N之间作用C. 步骤Ⅲ中存在非极性键的断裂和形成D. 反应中每消耗1 mol CO2，转移电子数约为4×6.02×10232催化机理B【解析】 该反应为气体分子数减小的反应，故ΔSN>C，故步骤Ⅰ中CO2带正电荷的C与催化剂中的N之间作用，B正确；由图示看出，步骤Ⅲ中只存在极性键的断裂和形成，C错误；C元素由CO2中的＋4价转变为HCOOH中的＋2价，故反应中每消耗1 mol CO2，转移电子数约为2×6.02×1023，D错误。例3　(1)(2024·南通一调)在金属催化剂表面发生*CO2→*C2H4转化的过程可能为*CO2→*COOH→ *CO→*OCCO→*C2H4(“*”表示吸附在催化剂表面)。其中部分物种在催化剂表面的吸附构型如图1所示，反应历程中的相对能量如图2所示。图1图2与Cu催化剂相比，掺杂了Cs的Cu-Cs复合催化剂更有利于C2H4的形成，可能原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________。 Cu-Cs复合催化剂可提供更多的活性位点(Cu-Cs复合催化剂更有利于CO等中间体的吸附)，且能降低反应的活化能，因此更有利于C2H4的形成(2)(2024·南通二调节选)Al2O3催化CH3OH形成二甲醚的过程可表示为①控制起始温度为250 ℃，以固定流速向装有催化剂的反应器中分别通入纯甲醇和[m(CH3OH)∶m(H2O)]＝4∶1的甲醇水溶液，得到甲醇转化率、反应器温度随通入液体时长的关系如图1所示。通入甲醇水溶液的反应器中，甲醇转化率逐渐降低的原因是______________________________________________________________。图1水、甲醇对催化剂活性位点形成竞争吸附，参与催化反应的甲醇减少②在“Cu0/Cu＋双位点”催化作用下，CH3OH与水反应的反应路径如图2所示，画出图2中方框内中间体的结构：_________。图2①生成尿素的电极反应式为_____________________________________________ ________________________________________________。②加热后的Ni3(BO3)2晶体表面会产生LA位点，LA位点与LB位点共同形成FLP位点，其催化机理(部分)如图所示。实验表明，在150 ℃下，加热Ni3(BO3)2晶体得到的催化剂催化效果最好，温度过高或过低催化效果会降低的原因是____________ _____________________________________________________________________________________。③电解质溶液中若存在SCN－会极大地降低催化剂的活性，原因是___________ ________________________________________。加热温度过高，LA位点过多而LB位点较少，温度过低LB位点过多LA位点少，导致CO2吸附与活化效率下降SCN－与Ni(Ⅱ)配位使LA位点减少，降低了催化活性【解析】 (3)②由“加热后的Ni3(BO3)2晶体表面会产生LA位点”可知，温度过高时，LA位点过多而LB位点较少，温度过低时，LB位点过多LA位点少，导致CO2吸附与活化效率下降，催化效果都会减弱。例4　(2025·南京期末)实现“碳中和”的一种路径是将CO2和H2合成CH3OCH3。其主要反应为反应Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ/mol反应Ⅱ. 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.5 kJ/mol反应Ⅲ. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋41.2 kJ/mol3多重平衡曲线分析CA. 一定温度下，使用高效催化剂可提高CH3OCH3的平衡产率B. 其他条件不变，260～280 ℃时，随温度升高生成H2O的量增多C. 其他条件不变，260 ℃时，通入1 mol CO2，生成0.096 mol CH3OCH3D. 温度高于260 ℃时，主要是因为反应Ⅲ正向程度增大使CH3OCH3的选择性降低例5　(2025·常州期末)天然气的主要成分CH4是重要的化工原料。(1)在无氧环境下，CH4经催化脱氢制备C6H6时主要发生如下反应：ⅰ. 6CH4(g)===C6H6(g)＋9H2(g)　ΔH＝＋530.5 kJ/molⅱ. CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝＋74.6 kJ/mol①反应ⅰ在________(填“低温”“高温”或“任何温度”)可自发进行。②随着反应的进行，CH4转化率和C6H6产率均逐渐降低，原因是_____________ ___________________________________________________________________________________。4化学反应速率与化学平衡综合高温反应ⅱ中有积碳生成，随着生成的积碳逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，反应速率减慢①对于处于初始阶段的该反应，下列说法正确的是________(填字母)。A. 增加甲烷浓度，v增大B. 增加H2浓度，v增大C. 乙烷的生成速率逐渐增大D. 降低反应温度，k减小②反应开始时的化学反应速率为v1。反应初始阶段，当甲烷转化率为α时的化学反应速率为v2，则v2＝__________ (用含α、v1的代数式表示)。AD(1－α)v1(3)CH4在甲烷单加氧酶(s-mmo)作用下，与O2反应可制得CH3OH，反应过程如图所示。①该过程中存在铁和氧之间电子转移的步骤有____________(填序号)。②该过程的总反应为_____________________________________。Ⅰ、Ⅱ、ⅢCH4＋O2＋2H＋＋2e－===CH3OH＋H2O(4)将CH4溴化后再偶联可制得C3H6，反应原理如下：CH4＋Br2===CH3Br＋HBr3CH3Br===C3H6＋3HBrCH4溴化时，部分CH3Br会进一步溴化为CH2Br2，从而影响C3H6的产率。研究表明，I2可提高CH4溴化生成CH3Br的选择性，可能机理如下：I2===·I＋·I·I＋CH2Br2===IBr＋·CH2Br·CH2Br＋HBr===CH3Br＋·Br·Br＋CH4===HBr＋·CH3·CH3＋IBr===CH3Br＋·I·I＋·I===I2·I消耗CH2Br2生成了CH3Br；·Br和CH4最终也生成了CH3Br；I2作为该反应的催化剂【解析】 (1)①由于反应ⅰ为气体分子数增大的反应，故ΔS>0，因ΔH>0，根据ΔH－TΔS＜0时反应可自发进行，则该反应在高温下能自发进行。②反应ⅱ中有积碳生成，随着生成的积碳逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，化学反应速率减小，从而导致CH4转化率和C6H6产率均逐渐降低。(2)①由速率方程可知增大甲烷浓度，化学反应速率增大，增大H2的浓度，对化学反应速率无影响，A正确，B错误；随着反应的进行，c(CH4)逐渐减小，则生成乙烷的速率也逐渐减小，C错误；降低温度，化学反应速率减小，k减小，D正确。②设初始时c(CH4)＝1 mol/L，当甲烷的转化率为α时，剩余c(CH4)＝(1－α) mol/L，则有v1＝k、v2＝k×(1－α)，故v2＝v1×(1－α)。(3)①由流程图中涉及O元素的过程中，结合Fe元素化合价的变化可知，过程中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ存在铁和氧之间电子转移。(4)由反应机理可知，·I消耗CH2Br2生成了CH3Br，·Br和CH4也经过2步生成了CH3Br，I2在整个反应中作催化剂，可提高CH3Br的选择性。下列说法错误的是(　　)A. 反应ⅰ是吸热过程B. 反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV　C. 反应ⅲ包含2个基元反应D. 总反应的速控步包含在反应ⅱ中高考视野D【解析】 由历程图可知，反应ⅰ中的Ga2O3(s)＋NH3(g)的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成Ga2O2NH(s)和H2O，此时的相对能量为0.05 eV，体系能量增加，则该反应为吸热过程，A正确；反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤为TS5，此步骤活化能为3.39 eV－0.70 eV＝2.69 eV，B正确；反应ⅲ经历过渡态TS6、TS7，该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确；整个反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的反应步骤(活化能为6.37 eV－3.30 eV＝3.07 eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误。2. (2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯(Pd)催化下高效合成CH2===CHOOCCH3(醋酸乙烯酯)的过程示意图如下：下列说法不正确的是(　　)A. ①中反应为4CH3COOH＋O2＋2Pd―→2Pd(CH3COO)2＋2H2OB. ②中生成CH2===CHOOCCH3的过程中，有σ键断裂与形成C. 生成CH2===CHOOCCH3总反应的原子利用率为100%D. Pd催化剂通过参与反应改变反应历程，提高反应速率C【解析】 由图可知，反应①正确，A正确；②中生成CH2===CHOOCCH3的过程中，有C—H断开和C—O的生成，存在σ键断裂与形成，B正确；生成CH2===CHOOCCH3总反应中有H2O生成，原子利用率不是100%，C错误；Pd是反应的催化剂，改变了反应的历程，提高了反应速率，D正确。A. 过程中Ⅱ是催化剂B. 过程中有极性键和非极性键的断裂和形成C. 过程中Ti元素的化合价发生了变化D. 丙烯与双氧水反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%B【解析】 根据反应机理，Ⅰ先消耗再生成，是整个历程的催化剂，Ⅱ先生成，再消耗，是中间产物，A错误；过程中存在H2O2中O—O非极性键的断裂，以及O2中非极性键的形成；还存在O—H极性键的断裂，以及O—C极性键的形成，B正确；过程中Ti的化学键(Ti—O)始终是4个，配位键不会改变Ti的化合价，故Ti元素的化合价不变，C错误；反应生成了H2O，且存在H2O2的分解反应，原子利用率小于100%，D错误。4. (2025·四川卷)钒催化剂对H2O2氧化苯制备苯酚的反应具有良好的催化活性，反应机理如图所示，其中步骤③为放热反应。下列说法错误的是(　　)B. 步骤③正、逆反应的活化能关系为E正